过去20年美国最重要的21项发明

　　资本实验室·今日创新观察
　　聚焦前沿科技创新与传统产业升级
　　自人类进入21世纪以来，我们见证了智能手机、社交媒体、人工智能、自动驾驶、机器人、无人机、区块链、量子计算等技术的兴起，并正在经历由新技术应用所带来的经济与社会变革。
　　近期，财经媒体24/7 Wall St.盘点了过去20年美国最重要的21项发明，涵盖工业制造、生物技术、健康医疗、消费电子、航空航天等各领域。这些发明及其商业应用对相关产业的发展带来了突破性的推动，也在足够的地域空间，让足够广泛的人群的生活产生了翻天覆地的变化。
　　1.3D打印
　　3D打印机使用的分层方法最早应用在19世纪后期的地型图制造中，直至1986年，美国科学家发明了世界第一台商业3D打印机。随着更便宜的制造方法与开源软件的融合，3D打印技术发生突飞猛进的进步。从生产成本更低的汽车、游艇、飞机、卫星等零部件到桥梁与房屋，从服装饰品到人造器官，我们所见的许多物体都已经可以使用3D打印来实现。
　　2.人工胰腺
　　在上世纪70年代末，人造胰腺就已经出现了，但体积约有文件柜大小。经过多年研发，用于治疗1型糖尿病的人造胰腺正在变得越来越轻便。2016年，美国批准了第一批便携式人造胰腺的临床应用。该产品可以连续监测患者血糖水平，自动计算所需的胰岛素量，并输送药物，可以使患者血糖长时间维持在正常水平。
　　3.增强现实
　　通过便捷式设备将数字图形叠加到现实物体上，以实时传递信息的增强现实技术已经存在很长一段时间了。然而，直到开源软件库ARToolKit的出现，才让增强现实技术得到突破性发展。该技术已经越来越多地应用在制造、医疗、旅游、时尚、教育等领域。
　　4.避孕贴片
　　1954年，美国科学家发明了世界第一款口服避孕药。2002年，美国首次推出了避孕贴片，该塑料贴片含有与避孕药中相同的雌激素和孕激素，只需贴在皮肤上，即可实现长期避孕，使女性避孕更加方便。
　　5.区块链
　　区块链是一种分布式数据库，依靠共识机制确保存储数据的一致性，允许各方参与并监督交易合法性，对记录和存储网络中的所有成员都是透明公开的。2008年，该技术首次应用于全球第一个去中心化的加密货币——比特币。目前，区块链已经应用于金融、食品、交通、物流、能源等众多行业。
　　6.胶囊内窥镜
　　上世纪90年代，发光电极、图像传感器和光学设计的进步推动了胶囊内窥镜的出现。2001年，胶囊内窥镜首次应用于患者检测。该胶囊只有普通药丸大小，吞咽方便。通过使用微型无线摄像头，医生可以对患者胃肠系统进行检测，摆脱了非常痛苦的传统介入式检测技术。
　　7.自动紧急制动系统
　　现代化汽车已经配备了很多的安全技术。其中，最出名的就是基于传感器的防撞系统，这些系统因车型而异，通常包括车道偏离和盲区警告等。近年来出现的最重要的创新就是自动紧急制动系统（AEB），这是一种由车载雷达和摄像头组成的系统，可以自动检测即将发生的前方碰撞，并在驾驶员没有响应的情况下施加制动。据预测，到2023年，几乎所有在美国销售的汽车都将配备AEB。
　　8.电子阅读器
　　自上世纪70年代以来，电子墨水技术就在努力地模仿传统墨水，并消耗更少的电能，但该技术进展一直很缓慢。到20世纪90年代后，社会对电子书的需求开始增加，索尼发布了第一款基于微囊电泳显示技术的电子阅读器。2007年，亚马逊发布电子阅读器Kindle并迅速超越索尼。随着平板电脑和智能手机的普及，电子阅读器的市场需求有所下降，但对于爱书者而言，电子阅读器依旧有很高的普及率。
　　9.基因编辑
　　2012年以来，科学家和研究人员开始使用CRISPR技术对生物DNA序列进行修剪、切断、替代或添加。该技术标志着生物技术进入一个全新的时代。经实验证明，该技术可以用于疾病治疗，但该技术也面临伦理风险。
　　10.高密度电池组
　　随着全球越来越关注清洁能源，以特斯拉为代表的电动汽车大行其道。特斯拉电动汽车之所以受到广泛的关注，很大程度上是因为其电池技术。电池组由数千个高密度锂离子电池组成，每个电池都比标准AA电池大，嵌在一个大而沉重的电池组中，这也让特斯拉电动汽车的重心更低，有效地增强了车辆的抓地力和操控性能。这些电池组还可以用于住宅、商业和电网储能设备。
　　11.物联网
　　物联网这一概念是由Sun Microsystems联合创始人Bill Joy在1999年提出来的，是指利用各种信息传感设备将日常生活中的一切实体连接起来而形成的网络，可以实现任何时间、任何地点的万物互连。在日常生活中，常见的智能家居等产品只是物联网的简单应用，物联网的真正机遇在制造、建筑、交通、城市基础设施等领域。
　　12.人工心脏
　　1982年，美国医生开创了人工心脏移植手术的先河，自此，人工心脏技术得到不断突破。美国Abiomed公司研发出世界上第一款可以单独使用的完全植入式人工心脏AbioCor，并于2001年完成首例人工心脏移植手术。人工心脏AbioCor由塑料和钛制成，由外部充电电池对体内电池进行无线充电，并通过植入腹部的系统控制器可以监测和控制人工心脏的运行情况。在与外部电池断开时，内置电池可以支撑人工心脏工作30-40分钟。
　　13.人工视网膜
　　视网膜色素变性是一种可以导致失明的遗传性疾病，困扰着全球150多万人。美国Second Sight Medical Products公司推出了仿生眼Argus II，该设备包括体内植入部分和体外可穿戴部分。体外部分类似一副眼镜，配备摄像头和光学感应器，可以将光学信号传递给已经植入到眼球内部的人工视网膜中，通过电子脉冲的形式把光信号由视神经直接传递给大脑，从而让患者看到外面的世界。2013年，该设备获得美国FDA的批准。
　　14.移动操作系统
　　智能手机及各种APP的快速普及得益于强大易用的操作系统，目前iOS和Android已经成为垄断全球的两大移动操作系统。2007年初，苹果公司发布了iOS系统，并应用在iPhone上。
　　2005年，谷歌以5000万美元收购无线网络公司Android。2007年，谷歌与多家硬件制造商、软件开发商和电信运营商组建开放式手机联盟，共同研发Android系统。2008年10月，第一部Android智能手机诞生。
　　15.可回收火箭技术
　　太空探索公司SpaceX开发了可回收火箭技术，通过重复使用，大幅降低了火箭发射成本。2017年3月，Space X实现回收火箭再次发射成功；2019年，SpaceX 猎鹰重型火箭发射成功，并首次实现三枚一级火箭全部回收成功。SpaceX可回收火箭技术的成功带动了全球私人航天公司的热潮。
　　16.在线流媒体
　　虽然基于互联网的直播在90年代互联网被广泛采用后就已出现，但直到2000年代中期，互联网才能够处理向大量受众传输流媒体的问题。如果没有广泛的宽带互联网接入和用于存储内容、分发网络流量的云计算数据中心的融合，在线流媒体就不可能实现。目前在线流媒体已经对传统有线电视和电影院产生了非常大的冲击。
　　17.外骨骼装备
　　自2003年美国加州大学伯克利分校的研究人员开发出可以增强人体力量的穿戴式机械装备以来，外骨骼装备受到越来越多的关注，并开始在制造业中得到应用。例如，福特汽车已经使用外骨骼装备，帮助工人更快速地完成汽车组装，并降低身体损伤风险。此外，在医疗领域，外骨骼装备可以帮助行动不便的患者进行康复训练。
　　18.微型卫星
　　与大型卫星相比，微型卫星具有重量轻、体积小、耗能少、成本低、风险小等优势。由数量众多的微型卫星组成的卫星星座系统也越来越受欢迎。
　　2018年12月，SpaceX公司成功将64颗Starlink卫星同时送入轨道，打破了卫星单次运载数量的纪录。而就在2020年伊始，该公司再次将60颗卫星送上预定轨道。随着此次发射成功，SpaceX已完成了3次Starlink正式发射任务，运营卫星超过180颗。在数量上，SpaceX 已经成为世界上最大的卫星运营商之一。
　　19.固态激光雷达
　　在现代科技中，激光雷达是众多行业中的关键传感技术，在自动驾驶汽车、机器人和无人机上有广阔的应用前景。固态激光雷达具有尺寸小、扫描精度高、可控性好、扫描速度快等特点，可以根据周围环境变化快速生成可实时更新的高分辨率地图。
　　20.令牌化技术
　　令牌化（tokenization）技术通过随机生成代码的方式，保护用户信息安全。2001年，社交媒体网站classmates.com率先使用令牌化技术来保护用户的敏感数据。
　　21.触摸屏玻璃
　　触摸屏让我们成功地摆脱了物理按键，改变了我们与机器的交互方式。超薄的化学强化玻璃是现代触摸屏技术的关键组成部分，这种坚固的透明材料能有效保护智能手机屏幕。2007年，苹果公司在iPhone上使用了1.3毫米厚的玻璃。